螢幕也能超軟 Q！有機元素如何化身成多彩 OLED 有機光電材料？

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

本文由 GIGABYTE 技嘉科技 委託，泛科學企劃執行。

小時候熬夜躲在棉被裡，拿著手電筒玩 GAME BOY 是許多人共同的回憶。任天堂在 1998 年推出的 GAMEBOY COLOR 打著新穎的掌上彩色螢幕，征服了全球無數大人小孩的心。跟今日的手機平板相比之下，可以隨身攜帶的彩色螢幕好像不算什麼，但在那時候可是貨真價實的稀有黑科技。

在液晶螢幕（LCD）還不普及的年代，電腦和電視的顯示器普遍使用陰極射線管（Cathode ray tube, CRT，或稱映像管）技術，也就是以往國小教室裡會出現的正方體電視。這種設計笨重且耗電，完全不適合用於隨身裝置。因此從二十世紀下半開始，科技公司紛紛投入液晶顯示器技術的尖端研究，但注意到了嗎？現在新的手機、平板、電玩液晶螢幕，越來越多採用 OLED 是什麼原因呢？就讓我們從液晶的起源娓娓道來。

液晶本身不會發光！

液晶最早在 19 世紀中葉被科學家發現，因同時具有「固態的晶體結構」與「液態的流動性」，因此稱為「液晶」，這些特性讓液晶可藉由微弱的電場改變晶體方向，達到讓特定光線進入的效果。

因此，液晶是不會發光的！我們現在所用的液晶螢幕，包含「液晶面板」與「背光模組」兩個部分，由背光模組提供的穩定光源打在控制光線進入的液晶面板上，才能顯示出絢麗的圖案。

Game boy 液晶螢幕大解密

最早的商用液晶螢幕，搭載的液晶面板為扭曲向列液晶（Twisted Nematic, TN），由於 TN 面板的黑白對比度不夠好，因此後來又推出了超級扭曲向列液晶（Super Twisted Nematic, STN）來改善這個問題。

STN 面板被廣泛使用在 80-90 年代，只需進行單色顯示的隨身電子產品上，舉凡 Game boy、計算機、電子錶、電子辭典、電子雞……等，都使用了 STN 面板，早期的電子雞就是這個原理，想想小時候，掌上型的遊戲也不能少了這一款，在學校有一隻電子雞真是走在潮流的尖端？！STN 面板雖然只有單色，但省電是它的一大賣點，因為單色的每個像素，只需要一個液晶單元，而彩色每個像素，需要有紅、綠、藍三個不同顏色的液晶單元，控制液晶面板的耗電量直接三倍起跳。

此外，上述的這些裝置皆沒有配備「背光面板」，而是採用外部光源反射在液晶面板，這樣做不只能減輕重量，也不需要供電給背光面板，讓續航力更上一層樓，更符合隨身電子產品的需求。

不過，也因為沒有背光面板，小時候就沒辦法躲在烏漆墨黑的被窩裡，偷打 Game boy 或養電子雞了。

在討論 Game Boy Color 之前，得先說說彩色液晶螢幕的原理。

彩色液晶螢幕的原理，就只是把液晶單元前面貼上紅、綠、藍的玻璃紙（當然不是用玻璃紙，只是比喻），讓液晶螢幕可以發出光的三原色，再用三個不同顏色的液晶單元，組合成一個像素就可以了。

彩色液晶螢幕的技術不難，只是幫液晶面板貼色紙而已，但重點還是前面提到的耗電問題（一個像素從一個液晶單元變三個）。

而當時拿來貼色紙的液晶面板，正好是可以用外部光源顯示的 STN 面板，這表示以 STN 面板為基礎的彩色螢幕，未必需要加裝背光面板才能顯示！

Game Boy Color 為了因應彩色帶來的耗電量激增，便採取外部光源反射顯示。不加裝背光面板雖然犧牲了對比度與飽和度，卻讓 Game Boy Color 有著輕便與高續航力的優勢，勝過採用背光面板、畫質較好的 Sega Game Gear，獲得當時玩家的青睞。

突飛猛進的面板發展

隨著電池技術的進步，耗電量已不再是考量的重點。無論是行動裝置的液晶螢幕或一般的液晶螢幕，皆裝上了「背光面板」（終於可以在被窩裡玩手機）。此時，人們開始將注意力放在液晶螢幕的對比度、可視角度、色彩呈現與更新率（每秒更新的畫面數量）上了。

為了做出色彩更加鮮豔、更新率更高的螢幕，除了上述提到的 TN 面板外，後續也發展出了 VA 面板與 IPS 面板，而他們各自都有自己的優勢與劣勢。

TN 面板（扭曲向列型液晶）

最早發展的 TN 面板，其面板內的液晶分子在未通電時，會呈現如 DNA 的螺旋狀，這時光線可以穿透。當通電時，液晶分子會排成垂直螢幕的方向，這時光線就無法穿透。

TN 面板有較好的更新率，且因技術成熟，目前市面上的 TN 面板螢幕，價格相對較低，但 TN 面板的缺點也非常明顯，可視角度狹窄，稍微側面看螢幕就會嚴重失真，色彩與對比度的表現也較差。

VA 面板（垂直排列液晶）

VA 面板是繼 TN 面板後問世的液晶面板，其工作機制與 TN 面板正好相反，在未通電時，面板內的液晶分子會呈垂直排列，無法讓光通過；通電時中間部分的液晶分子會轉為水平，讓光線通過。

VA 面板改善了過往 TN 面板在色彩與對比度上的不足，清晰的對比度讓畫面更銳利，可視角也變得更寬廣，不過更新率較低，一般的 VA 面板應付日常上網或看電影還算可以，但對於有高更新率需求的第一人稱射擊遊戲或電競，VA 面板就顯得沒那麼適合。

IPS 面板（橫向電場效應顯示技術）

IPS 面板是相對後期發展的液晶面板，在未通電時所有液晶分子會像梯子一樣水平排列，這時光線無法穿透，而通電後液晶分子會變成類似 VA 面板的 DNA 螺旋狀，此時光線可以穿透。

IPS 面板最大特點，正是液晶分子的旋轉方向，始終都在同一個平面上，這樣的設計使得可視角度大幅提升，且顏色更加飽滿，反應速度雖然比 VA 面板好，但還是比不上 TN 面板。

新世代的 OLED 螢幕

不同面板的液晶螢幕各有各的優缺點，可以依據自己需求選擇適合的螢幕，那有沒有哪一種螢幕，可以網羅所有優點呢？

答案是有的，這就是最晚才開始發展的新世代螢幕——OLED（有機發光二極體）螢幕！

OLED 螢幕利用夾在玻璃基板之間的有機分子自行發光，因此不需要背後的發光面板，比起過往的液晶螢幕更加省電，也能做得更輕薄。此外，自行發光也代表不會有液晶螢幕的可視角度的問題，並有著趨近於無窮的黑白對比度，色彩飽和度上也表現得可圈可點。

在更新率上，OLED 螢幕是透過控制輸入電壓來更新畫面，可以一步到位，而液晶螢幕則是透過電場控制液晶分子方向後，才能更新畫面，因此 OLED 螢幕，理論上的更新率是優於一般液晶螢幕的。

過往 OLED 螢幕因價格昂貴，很少出現在我們的生活中，但隨著技術成熟，OLED 螢幕的價格已不再是問題，新一代的手機與平板電腦，或其他行動裝置，也紛紛開始採用 OLED 螢幕，像是今年即將推出的新版 Nintendo Switch，也準備將原本搭配的 IPS 液晶螢幕，換成 OLED 螢幕。

OLED 擁有卓越的色彩和反應時間，用來打遊戲再適合不過。

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參考資料：

• 液晶顯示器 – 維基百科，自由的百科全書
• 有機發光二極體 – 維基百科，自由的百科全書
• TN液晶 – 維基百科，自由的百科全書
• VA液晶 – 維基百科，自由的百科全書
• 橫向電場效應顯示技術 – 維基百科，自由的百科全書
• 淺談TN、VA、IPS顯色技術藍、綠、紅三原色的繽紛世界
• Game Gear – 維基百科，自由的百科全書
• Game Boy Color – 維基百科，自由的百科全書
• Nintendo Switch（OLED款式）｜任天堂
• 顯示器響應時間解析：1ms和2ms遊戲畫面差別大